[发明专利]一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网并网协调运行控制技术，尤其是一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法，属于电力控制技术领域。

背景技术

随着煤、石油、天然气等能源供应日益紧张和用电需求的不断增高，利用光能、风能、沼气等新能源的发电方式应运而生，由于利用此类能源的发电机组分布在一次能源所在地，所以这种发电方式又称为“分布式发电”(Distributed Generation)。微网集成了多种能源输入(太阳能、风能、常规化石燃料、生物质能等)、多种产品输出(冷、热、电等)、多种能源转换单元(燃料电池、微型燃气轮机、内燃机，储能系统等)，是化学、热力学、电动力学等行为相互耦合的非同性复杂系统，具有实现化石燃料和可再生能源的一体化循环利用的固有优势。

一般来说，微网与外电网之间仅存在一个公共连接点(公共耦合点PCC)，因此，对电网来说，微网可以看作电网中的一个可控电源或负载，它可以在数秒钟内反应以满足外部输配电网络的需求，既可以从外电网获得能量，在微网内电力供应充足或外电网供电不足时，微网也可以向电网倒送电能。微网一般存在两种运行模式，正常状况下，与外电网联网运行，微网与外电网协调运行，共同给微网中的负荷供电；当监测到外电网故障或电能质量不能满足要求时，则微网转入孤岛运行模式，由微网内的分布式电源给微网内关键负荷继续供电，保证负荷的不间断电力供应，维持微网自身供需能量平衡，从而提高了供电的安全性和可靠性；待外电网故障消失或电能质量满足要求时，微网重新切换到联网运行模式。微网控制器需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换。

微网分层控制需要解决的问题主要有三个：1，微网的可靠运行：微网中往往含有多种微源，微源的特性不同，容易受外部条件的影响。微网的容量一般较小，使得其抗扰动的能力较差。当微源或者负荷发生变化的时候，可能会引起微网结构的变化，严重的情况会使系统强烈震荡，甚至造成整个电网的崩溃。为确保微网能够安全稳定地运行，要求分层控制能够解决微网运行的可靠性问题。2，提供优质的电能：由于微源响应速度慢、惯性小，而且容易受一次能源供给变化的影响，当负荷发生变化的时候，微源不能迅速响应负荷变化，影响输出电能的质量。特别是一些敏感负荷对电能质量要求比较高，所以要求分层控制策略能够在微网可靠运行的基础上为负荷提供优质的电能。3，微网的经济运行：分布式发电因其经济环保的优点，具有很大的应用前景。在分布式电能接入大电网之后，如何使微源与传统电力系统配合，使其发挥出最大的价值，是分层控制需要解决的问题之一。因此有必要针对包含多种连续性和间歇性DG、敏感负荷以及储能装置的分层控制结构微网进行研究，设计出一种能满足以上要求的协调运行控制系统。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电的微网运行协调控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种基于状态转换的微网协调控制系统，它包括中央控制器、对各负荷进行测控的负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对各分布式电源进行测控的分布式电源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块，负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接；各负荷和配电网分别通过投切开关与微网总线连接，各分布式电源依次通过电力电子/旋转接口和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接；在微网和配电网之间的公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率和相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。

所述负荷分为可中断负荷和敏感负荷；分布式电源分为间隙性电源和连续性电源。